１細胞単位電気化学発光計測技術によるマーカー分子微量発現がん細胞の超高感度検出
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20H02597
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 28050:Nano/micro-systems-related
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
金 賢徹 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 主任研究員 (70514107)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
加藤 大 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 研究グループ長 (80533190)
小島 直 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 主任研究員 (30356985)
山村 昌平 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 研究グループ長 (50432141)
中村 史 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 客員教授 (40357661)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥17,550,000 (Direct Cost: ¥13,500,000、Indirect Cost: ¥4,050,000)
Fiscal Year 2023: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2022: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2021: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2020: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
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| Keywords | 微粒子 / 電気化学発光 / マーカー分子検出 / 電極 / がん |
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| Outline of Research at the Start |
細胞と同サイズ程度でお椀（カップ）形状の電極の窪み部分に細胞を捕捉し、細胞表面のマーカー分子を電気化学発光計測により超高感度検出する新規技術を用いて、血中循環がん細胞など、多数の細胞の中に存在する特定の標的細胞を選択的かつ高感度に検出するための、基盤技術開発を行う。具体的には、標的細胞を選択的に標識する新規プローブの開発など、標的細胞表面マーカー分子を検出する技術の改良を行った上で、血中循環がん細胞検出をモデルケースとして想定した実証試験を推進する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では具体的に(1)電気化学発光(ECL)計測による標的細胞表面マーカー分子検出技術の改良、(2)血中循環がん細胞検出をモデルケースとした標的細胞の検出実証の、2つの課題を設定し研究を推進した。その具体的な手順は、以下のとおりである。上皮細胞接着分子(EpCAM)などの標的マーカー分子を発現している細胞に対して、ルテニウム錯体などECLプローブを修飾した抗体と反応させた後、細胞と同直径程度のカップ形状微小電極にその細胞捕捉する。溶媒中にトリプロピルアミンなどのECL共反応物を添加した上で電圧を印加すると、細胞表面にECLプローブ修飾抗体が結合している場合、ECLが生じるため、その発光によりマーカー分子発現細胞、すなわち標的細胞を特定する。研究最終年度の成果は以下のとおりである。第3年度までの研究で基盤的技術の構築や大量の細胞を検出するためのチップデザイン改良を行ってきたが、ECL発光輝度が低く、特にマーカー分子微量発現細胞の検出が難しいという課題があった。そこで、抗体にECLプローブ分子を直接標識するのではなく、ナノ粒子の表面に抗体とECLプローブ分子をそれぞれ同時に標識する技術の開発を行った。シリカナノ粒子の表面に抗EpCAM抗体とルテニウム錯体をそれぞれ共有結合で固定化することで新たなナノ粒子プローブを作製した。これにより、標的分子を標識するための1プローブあたりのルテニウム錯体数を、約80倍向上させることに成功した。作製したナノ粒子プローブを用いてEpCAM発現がん細胞を標識し、ECL計測を行った結果、従来輝度を上回るECLを計測することに成功した。これにより、標的分子微量発現細胞を検出するための、基盤技術構築に成功した。
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| Research Progress Status |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(4 results)
Research Products
(12 results)
